ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процесс распространения тепла при нагреве металла и расчеты нагрева металла сварочной дугой из "Металлургические и технологические основы дуговой сварки 1959 " Теория распространения тепла при сварке, созданная Н. Н. Рыка-линым, имеет важное значение для изучения процессов, связанных с нагревом металла при всех видах сварки и огневой резки металла. [c.43] В начале сварки имеет место неустановившийся тепловой процесс, при котором количество тепла, поступающего от дуги, больше, чем количество тепла, отводимого за счет теплопроводности. При этом температура точек, находящихся на определенном расстоянии от дуги, повышается. По прошествии некоторого времени наступает равновесие между количеством тепла, поступающим от источника и отводимым в изделие. При этом температура точек, находящихся на определенном расстоянии от дуги, остается постоянной. [c.43] Первый период характеризует неустановившийся тепловой процесс, второй период — установившийся. Во всех последующих расчетах производится определение температур, соответствующих установившемуся процессу. [c.44] В качестве подвижного источника тепла принимается источник тепла определенной мощности, перемещающийся прямолинейно и равномерно, т. е. с постоянной скоростью. [c.44] При действии на пластину подвижного источника тепла характер распределения температуры по сравнению с температурой при неподвижном источнике меняется, изотермы вытягиваются по направлению движения источника тепла и перемещаются в направлении движения источника. [c.44] В начальный момент при неустановившемся процессе нагрева, изотермы непрерывно увеличиваются по ширине и длине до момента установления процесса (фиг. 24). Это часто и является причиной непроваров начальных участков шва. [c.44] Процессы распространения тепла в металле, нагреваемом сварочной дугой, весьма разнообразны. [c.44] На эти процессы влияют следующие основные факторы а) размеры и форма свариваемых изделий, теплофизические свойства металла б) эффективная тепловая мощность сварочной дуги и характер ее перемещения по изделию. [c.44] Правильный выбор расчетной схемы позволяет более четко выяснить основные особенности рассматриваемого процесса, что крайне важно для получения более правильных решений. [c.44] В зависимости от формы и размеров изделия и от длительности процесса распространения тепла выбирае.м одну из следующих схем тела и ввода тепла, при этом схему ввода тепла (источника) выбираем сообразно со схемой теплопроводящего тела. [c.44] Пластина. Этой схеме соответствует плоский слой малой толщины 8, развитый в направлениях ох и оу. В этом случае температуру считаем равномерно распределенной по толщине листа (фиг. 25, в). Этой схеме тела соответствует линейный источник ввода тепла, характерный тем, что изотермы изображаются прямыми по всей толщине листа 8 (фиг. 25, г). [c.46] Плоский слой. Этой схеме соответствует лист средней толщины, но развитый по длине и ширине. Такую схему принимают тогда, когда толщина листа не настолько велика, чтобы отнести ее к полу-бесконечному телу, и не настолько мала, чтобы можно было принять схему пластины (фиг. 25, д). Для плоского слоя схему ввода тепла обычно принимают в виде точечного источника. [c.46] Стержень. Этой схеме соответствует тело с прямолинейной осью, площадь поперечного сечения которого мала, например, стержень электрода при дуговой сварке. Температура предполагается полностью выравненной по поперечному сечению стержня. Источник тепла представляется плоским и неподвижным (фиг. 25, е). [c.46] В настоящем разделе нами будут более подробно рассмотрены условия распространения тепла для двух схем полубесконечного тела и пластины. [c.46] Расчеты процессов нагрева металла дугой будем производить, считая, что дуга, действующая на металл в процессе сварки сохраняет свою мощность д постоянной, а также что непрерывно действующая сварочная дуга может оставаться неподвижной (в этом случае источник тепла называется неподвижным) или источник тепла перемещается прямолинейно равномерно с постоянной скоростью V (в последнем случае источник называется подвижным). При автоматической сварке, когда перемещение источника тепла автоматизировано, предположение о постоянстве скорости перемещения дуги оправдывается полностью, при полуавтоматической и ручной сварке постоянство в перемещении дуги незначительно нарушается, но этим при наших расчетах можно пренебречь. [c.46] Процессы распространения тепла принято изучать в координатных осях, в точке пересечения которых и находится источник тепла — дуга. Тогда при передвижении источника перемещаются координаты. [c.46] Системы координат, в которых размещается источник тепла при расчетах температуры, представлены на фиг. 25, а я в. [c.46] Для упрощения расчетов приняты следующие допущения. [c.46] Принятые ранее расчетные схемы и указанные допущения позволяют с достаточной для практики точностью вести расчеты процессов распространения тепла при сварке для участков, лежащих вне шва. [c.47] Из уравнения следует, что при действии неподвижного источника тепла постоянной мощности на полубесконечное тело температура точки прямо пропорциональна эффективной мощности д и обргтно пропорциональна коэффициенту теплопроводности X и расстоянию / от источника до точки, в которой определяется температура. [c.47] Вернуться к основной статье